BIM技术下的古建筑修缮与保护研究

钟珊珊

北京中厦建筑设计研究院有限公司西安分公司 陕西 西安 710018

1 简述BIM技术的概念

1.1 BIM技术的定义

自我国步入互联网时代以来，当局对各类信息技术与设备的研发工作从未停歇，而BIM技术就是显著研发成果之一。从定义上解释，BIM技术即为一种可同时运用在工程设计、施工以及管理的数据化工具。从结构内容来看，BIM技术涵盖了数字化与信息化模型，通过互联网系统为相关单位提供实时信息，以此提升生产效率，并且帮助企业节省生产成本。

1.2 BIM技术的特点

具体而言，BIM技术拥有可视化、协调性、模拟性、优化性以及可出图性五个技术特征。在实际施工过程中，BIM技术的可视化特征对工程整体起到至关重要的积极作用，相较传统的施工图纸，建筑信息模型所显示的信息数据更加全面，将平面图纸以三维立体的形式展现在工作人员的眼前[1]。此外，该项技术的协调性、优化性及模拟性均有助于建筑成品的质量提升。

2 统析国内古建筑修护工作的现存问题

2.1 相关知识体系不足

近年来，长沙古城墙、重庆蒋介石行营以及林徽因故居的损毁成为社会公众共同关注的焦点。由于国内现存的古建筑知识储备不足，故而导致这些著名古建筑面临不同程度的损毁风险。具体而言，由于实际历史原因，有关单位的古建筑知识收集工作较难开展，因此在缺乏相关知识储备的前提下，古建筑修缮与保护的工作效率持续下滑，同时也不利于国家的可持续发展。

2.2 缺乏相关信息数据

较之发达国家，BIM技术在我国的发展时间较短，很多企业单位尚未熟练掌握其技术要领，因此在古建筑信息收集和梳理工作中无法充分发挥实际效用。古建筑信息体系的建立需要相关信息数据的支持，而有关信息收集途径的缺失导致我国古建筑信息体系不能在短时间内成型[2]。中国古建筑的年代久远，二维化信息传递方式存在较强的局限性，故而无法为体系建立提供有效信息。

2.3 信息数据利用率低

虽然受到二维化信息传递方式的限制，但是在有关部门持续不断的努力下还是取得了一定成果。结合古建筑修护现状分析，责任单位在古建筑的修缮过程中并未有效利用相关信息，导致古建筑的修缮方法错误，不仅无法发挥修缮工作原本效用，并且很有可能令古建筑陷入更加危险的境地。总体来说，责任单位对相关数据信息的利用率较低，无法保障古建筑的修护工作质量。

3 剖析BIM技术优势在古建筑修护中的体现

BIM技术在国内又称建筑信息模型，利用多种信息手段合成数字化建筑模型，且自身具备可视化、协调性、模拟性、优化性以及可出图性等特征。在BIM技术的支持下，古建筑的修护效率远超传统工艺，故而得到大力推广与深入研究。具体来说，BIM技术的可视化特征帮助古建筑修护工作实现了信息数据立体化，从而全面掌握现阶段及后续的修护工序和修护目标。

除了可视化之外，BIM技术在古建筑修缮与保护工作中的模拟性同为技术优势的体现。前文提到，古建筑的修护工作缺乏相关信息的支持，而BIM技术则能够通过自身的模拟性优势来弥补信息缺失问题。数字化模型最大的好处就是在缺少信息支持的前提下，结合古建筑的整体结构实现对其初始原型的还原，因此必须通过BIM技术对古建筑原型进行再现，以此提高修护合理性[3]。

另一方面就是BIM技术的优化性，在古建筑的实际修护过程中，BIM技术不仅能优化其施工设计方案、施工环节排序，并且还能对古建筑修护工程的后续工作进行完善。从性质上分析，BIM和优化古建筑修护工程并非实质性的必然联系，而是从信息、时间以及复杂性三个无形条件上体现出来。BIM技术可为古建筑修护工程提供几何信息以及规则信息等等，从而完善整体施工方案。

最后就是BIM技术的协调性和可出图性，众所周知，在古建筑的修缮与保护过程中，如果出现问题就需要各部门进行及时协调，例如人力配置问题、养护投资以及时间制定等等。传统的古建筑修护手段无法做到快速协调，部门与部门之间缺乏有效沟通，而BIM技术则能够通过信息传输通道实现线上沟通，问题均呈现在数字化模型上，并在逐层审批的过程中得以有效解决。

4 简论BIM技术在古建筑修护工程中的应用困境

4.1 专业技术人才的数量较少

虽然BIM技术有助于古建筑的修缮与保护，但是在运用BIM技术的过程中却暴露了专业技术人才较少的问题。从技术关系的角度来看，想要彻底解决人才缺失问题，必须从职业院校着手，大力培养该专业的技术型人才，并增设人才招聘入口，以此提高专业人才的社会流量，只有做好基础工作，才能从根源上彻底解决此类问题，同时客观的增强国家综合实力。

4.2 相关软件的开发缺乏力度

BIM技术在国内发展至今，虽然在建筑领域的推广力度与日俱增，但是BIM相关的实用软件却有待开发。在实际的古建筑修护过程中，工作人员往往存在无软件可用的尴尬处境，空有技术抱负却无法发挥，如此一来，古建筑修缮计划的具体工作难以展开，后续的养护运营也得不到切实保障。总体而言，国内缺乏拥有本土特色的BIM软件，因此延误了古建筑修护工程的实施进展。

5 探究古建筑修护工程对BIM技术的应用途径

5.1 培养专业技术人才

上文指出，古建筑修护工程缺乏专业技术人才的支持，因此具体的修缮与保护工作无法顺利落实。基于此，有关单位探寻问题根源，彻底解决人才缺失问题。举例来说，工程责任单位可与高职院校进行交涉并达成共识，以此建立良好的合作发展关系，同时顺应教育领域的“校企合作”战略方针。如此一来，既解决了古建筑修护工程缺乏人才的问题，也推动了职业院校的可持续发展。

5.2 加大软件开发力度

截止目前，BIM技术已在国内发展数年之久，但相关软件的开发却鲜有成效，故而在一定程度影响了古建筑的修护效率。为了有效解决缺乏实用软件的问题，有关部门应增加BIM软件开发的投入资金，并结合国内现状予以政策支持，积极鼓励研发机构，持续加大对相关软件的开发力度，科学分配研发资源，包括人力、物力以及空间等方面，充分发挥研发资源的实际效用[4]。

5.3 规范技术应用工序

目前已知，虽然BIM技术引入国内至今，但是仍为在建筑领域中做出显著成效。除了缺乏专业技术人才以及相关软件之外，绝大部分古建筑修护工程还存在施工流程不规范的问题。在以上三个问题当中，施工流程不规范对古建筑修护工程质量的影响最为严重，因此责任单位应予以高度的重视，为了能够彻底解决技术流程不规范的问题，责任单位应当明确下列三点。

首先是对古建筑信息的收集与整理，不论BIM技术的介入，仅从古建筑修护工程本身去分析，信息的收集与整理是施工基础，其重要性不言而喻，而随着BIM技术的介入，古建筑信息对于修缮与保护工作来说更是重中之重。想要切实保障古建筑的修缮完成率，必须通过多种渠道努力收集古建筑的历史文化信息，从而在最大限度上还原古建筑的结构与外形，推进古建筑的修缮进程。

历史信息的收集难度远超多数责任单位的预想，但收集古建筑历史文化信息是修缮工作的必要流程，因而需要相关工作人员全身心的投入。具体而言，工作人员可通过实地考察、查阅文献、人工分析以及猜想验证等方式来收集有效的古建筑信息，并通过系统的整理后建立古建筑历史文化信息体系，将信息的属性、种类进行归档，以此保障古建筑修护工程可以有条不紊的进行。

除了历史文化信息的收集之外，工作人员还需要采集古建筑的实体空间信息。所谓的“实体空间信息”即为反应古建筑空间分布特点的信息，主要涵盖了古建筑的位置、形状、空间关系以及区域空间结构等单元，可为古建筑的修缮工作提供依据，以此降低古建筑修缮工程的施工难度。作为信息采集的重要组成部分，责任单位必须予以空间信息收集工作足够的重视。

其次是对古建筑属性材料的有效录入，属性信息是古建筑信息的界定依据，通过建筑信息的属性，工作人员可以对这些信息进行有效归类，也是古建筑修缮工作的侧重点。在古建筑的实际修护过程中，想要有效运用BIM技术，属性信息不可或缺，只有获得属性信息的支持，工作人员才能进一步明确古建筑的时代特征以及工艺结构，从而为后续流程提供便利条件。

最后是通过VR虚拟展示建筑信息模型，VR在国内又称“虚拟现实技术”，是目前世界顶尖的信息展示手段，当然也包括对建筑信息模型的展现。作为顶尖的计算机技术，VR可以有效展现由CAD测绘所得出的建筑信息模型，帮助施工人员进一步明确古建筑的修缮要点，同时促使责任单位对施工流程进行科学的梳理与排序，避免在实际施工的过程中出现纰漏[5]。

在运用VR技术时，其虚拟空间可以屏幕或者投影的形式进行展现，通过与BIM的结合应用给工作人员带来身临其境的体验，这一环节凸显了BIM技术的可出图性以及模拟性特征，同时也是和VR技术最为契合的两大特征。VR与BIM的结合可引导工作人员的双感，实现虚拟结构和现实结构的有机联系，并以此推动古建筑修缮工作的理念创新与模式创新。

5.4 强化技术应用管理

为了能够凸显BIM技术在古建筑修护工程中的应用成效，责任单位应该不断加强对BIM技术的应用管理，并规范工作人员的修缮操作。尽管多数责任单位明确认识到BIM技术应用需要加强管理，但是其管理效果却未达到预期。基于此，在运用BIM技术时应当妥善处理三维可视化交底，只有这样才能完美复刻古建筑的复杂工艺及其优美造型。

除了三维可视化交底之外，古建筑修护施工现场的布置必须运用BIM技术来完成。古建筑在修缮过程中容易受到主客观因素的影响，而施工现场的限制就是最主要的客观影响因素。在管理施工现场时，工作人员需要时刻关注材料的运输堆放、相关设备的进场等方面，故而传统的管理手段难以做到事无巨细。基于此，施工现场的管理应当灵活运用BIM技术的可视化与协调性。

BIM软件不仅可以运用到古建筑的造型修复以及结构重塑等方面，并且还可应用于施工现场的布置管理中。BIM技术的可视化与协调性特征对现场管理而言是一劳永逸的优势，管理人员具体可将材料运输数据以及设备进场位置等相关信息录入到BIM软件中，同时在建筑信息模型中进行标注，最终通过三维立体的形式让工作人员进一步接收施工现场的实时信息。

最后一点就是基于BIM模拟性特征衍生的“5D”施工模拟，5D施工模拟是现代化建筑工程的核心组成部分，是工程验收质量的坚实保障。在古建筑的修缮与保护过程中，5D施工模拟可以实现对成本的有效控制，且模拟出后续养护阶段可能发生的概率性事件，真正做到未雨绸缪，避免古建筑修缮完毕后再次发生损毁风险，同时也保护了施工团队的劳动成果。

具体而言，BIM的5D模拟概念主要体现在工程后续的节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟以及热能传导模拟等多个方面；在古建筑修缮工程的施工准备阶段，责任单位即可开始着手进行4D模拟，结合工程的施工设计模拟实际的施工情况，以此有效提升施工方案的合理性与可行性，为古建筑修缮工程的施工质量奠定基础，也为施工人员的人身安全提供保障。

传统的施工工艺并不能真正满足当前对古建筑的修护要求，且最终的施工质量没有保障，缺乏相应的风险预防措施。在此类问题发现之后，施工单位应正确认识BIM技术对修缮工程的重要意义，并深入了解BIM的五大技术优势，灵活运用其可视化、协调性、模拟性、优化性以及可出图性，确保施工准备、施工设计、施工模拟、风险预防以及信息收集录入等工作的最终质量。

6 基于BIM技术的古建筑修缮的研究过程及未来发展前景

作为世界文明古国，我国保留了许多的古建筑，其不仅是古人的智慧结晶，同时也是巨大的精神财富与文化遗产。随着社会的不断发展与进步，如何对古建筑进行修缮与利用已经成为了摆在我们面前的重要课题之一，只有不断提高古建筑修缮的有效性和系统性，才能将其文化价值与历史意义充分展现出来，进一步满足人们的精神需要。以前，人们主要依靠建筑物的历史信息进行修缮，由于文字、图像有限，再加上信息不完整，导致修缮工作的难度较大，同时修缮效果也并不是十分理想。近年来，在学科技术不断发展的影响下，信息化、数字化成为了各行各业新的发展趋势，其中也包括古建筑修缮工作。随着实践活动的深入开展，BIM技术在古建筑修缮工作当中显现出了巨大的应用优势，在使用初期，人们通常借助BIM技术进行数据采集和设计量化处理，最大限度的体现了BIM技术的可视化优势。而随着现代社会的不断发展，人们对于节约型、环保型社会的构建提出了更高的要求，因此BIM技术的应用优势也到了深度挖掘。从目前来看，人们除了利用BIM技术开展数据采集工作以外，还凭借BIM技术加强了古建筑修缮的成本控制和进度控制，最大限度的减少了材料损耗，从而保证了古建筑的“原汁原味”。此外，通过BIM技术，人们还拓展了现代文创产品的设计思路，以此实现了传统元素和现代元素的融合发展，从而获得巨大的文化效益。随着古建筑修缮工作的信息化和数字化发展，BIM技术将会成为此项工作的主要载体，未来人们还会挖掘出BIM技术更多的应用优势，从而推动古建筑修缮工作的高质量发展。

7 结束语

结合上文的讨论，我们认识到了BIM技术对古建筑修护工程的重要意义。在古建筑修护工程应用BIM的过程中，责任单位应首先通过BIM技术网罗有效信息，并将信息进行归类录入；此外，BIM技术在现场管理、施工模拟等方面的应用同样是工程的侧重点。不仅是古建筑修护工程，甚至是建筑领域，对BIM技术的研究与应用均可使其保持较快的创新发展速度。